Vilken form har den högsta dragkoefficienten?
On december 10, 2020 by adminDenna bild från NASA illustrerar dragkoefficienter för flera former:
Det är allmänt accepterat att någon variation av Teardrop / airfoil form har den lägsta dragkoefficienten. Jag undrade vilken form som har den högsta dragkoefficienten. Bilden antyder att det är en platt platta, och det verkar vara ett intuitivt korrekt svar, men är det korrekt?
Finns det någon annan form (kanske med en konkav front eller bak i förhållande till rörelse) som har en ännu högre dragkoefficient?
Kommentarer
- En konkav yta skulle inte öka dragningen avsevärt. Om du tänker på det skulle luften " stapla upp " i det ihåliga, och det skulle i allmänhet fungera som ett halvklot. Om du tittar på bilder av fallskärmar fungerar den traditionella konkava formen eftersom tillverkarna sätter ett hål i mitten. Hålet tillåter vanligtvis bara tillräckligt med luftflöde för att avlägsna oro över luften " som staplar upp " och minskar det totala drag.
- Beror på vad du inkluderar i " former ". Du kan ha en lång stav med många skovlar som sticker ut
Svar
Enligt Sighard Hoerner ”s Fluid Dynamic Drag , detta skulle vara halvsfären med den öppna sidan utsatt för vinden. Dess dragskoefficient är 1,42. En stång med ett halvklotet tvärsnitt ha en dragkoefficient på 2.3 (högra kolumnen i diagrammet nedan).
Om du begränsar tävlingen till fasta objekt vinner fortfarande halva sfären med en dragkoefficient på 1,17. I alla fall är referensområdet är tvärsnittet vinkelrätt mot flödesriktningen.
s Fluid Dynamic Drag, Chapter 3
Figur 33 från Sighard Hoerners Fluid Dynamic Drag, Chapter 3.
Observera att skillnad i dragning av halva sfärer på grund av deras orientering används i anemometer s för att mäta wi andra hastighet. När det öppna ansiktet vänds bort från vinden sjunker dess dragkoefficient till 0,42.
Orsaken till skillnaden och det höga motståndet när den öppna sidan utsätts för vinden är den massiva separationen runt och bakom sfären. Luft som strömmar ut från insidan och över sfärens kant kommer att behöva lite utrymme för att ”vända”, vilket effektivt ökar det blockerade tvärsnittet som det yttre flödet upplever. När den runda sidan utsätts för vinden är separationen begränsad till själva sfärens tvärsnitt.
Svar
Tillägg till Peter Kämpf svar, dessa värden för dragkoefficienten avser flöden där det finns ett turbulent vak i baksidan av kroppen, vilket betyder att drag huvudsakligen är på grund av tryck. För sådana flöden varierar inte dragkoefficientvärdet med Reynolds-numret.
Detta gäller dock inte vid låga Reynolds-nummer. För värden under 1 blir tröghetsuttryck försumbara och impulsekvationerna kan förenklas till en balans mellan viskösa påkänningar och tryckgradientkraften (Stokes flöde eller krypflöde). Dragkoefficienten är inte längre oberoende av Reynolds-talet och ökar i För en sfär blir dragkoefficienten $ C_D = 24 / \ text {Re} $, vilket betyder värdena $ C_D = 24 $ för $ \ text {Re} = 1 $, $ C_D = 240 $ för $ \ text {Re} = 0,1 $ …
Svar
Dragkoefficientformel $$ C_d = \ frac {2F_d} {pu ^ 2A} $$ begränsar inte längden När du ökar längden kommer hudfriktion att driva din $ C_d $ till oändlighet.
Det finns ingen form med högsta $ C_d $ , men du kan få alla un rimliga värden genom att öka längden på kroppen.
Naturligtvis blir det dr ag-koefficient för oändligt höga Reynolds-nummer 😛
Kommentarer
- Detta får mig att undra, vad är skalningen av dragkoefficienten med längden? Denna webbplats verkar antyda att koefficienten växer mycket långsamt, om alls. Men jag antar att det inte är överraskande med tanke på den relativt små hudfriktionsdragningen. aerospaceweb.org/question/aerodynamics/q0231.shtml
Lämna ett svar